第七章 中空成型.

Presentation on theme: "第七章 中空成型."— Presentation transcript:

1 第七章 中空成型

2 内容简介 中空吹塑是将挤出或注射成型所得的管坯置于模具中，在管坯中通入压缩空气将其吹胀，使之紧贴于模腔壁上，再经冷却脱模得到中空制品的成型方法。这种成型方法可生产瓶、壶、桶等各种包装容器，日常用品和儿童玩具等。 本章重点： 7.3 挤出吹塑工艺

3 7.1 概述 Introduction 中空吹塑（又称为吹塑模塑）是生产中空塑料制品最重要的成型技术。用这种成型技术，不仅可以生产数毫升的小容积瓶，也可以生产数千升的大容积桶和贮罐，还可以制造出浮球、汽车油箱和塑料小船。 广为人知的吹塑对象有瓶、桶、罐、箱以及所有包装食品、饮料、化妆品、药品和日用品的容器。大的吹塑容器通常用于化工产品、润滑剂和散装材料的包装上。其他的吹塑制品还有球、波纹管和玩具。对于汽车制造业，燃料箱、轿车减震器、座椅靠背、中心托架以及扶手和头枕覆盖层均是吹塑的。对于机械和家具制造业，吹塑零件有外壳、门框架、制架、推杆或有一个开放面的箱盒。

4 7.1 概述 Introductin 一、吹塑成型的历史
The first blow molding patent in the United States was awarded to Saml T. Armstrong in 1851.  Although the idea of blow molding was patented in 1851, blow molding was not manufactured for production till 1958.That was when John H. Breck introduced shampoo in a high-density polyethylene bottle, and a European supplier of foods used rigid polyvinyl chloride (PVC) as a liquid container.  The first plastic containers were more expensive than glass containers, but the price of high-density polyethylene quick fell in 1959 to $0.38 per pound. The growth of blow molding can be contributed to many factors, but the development of high-density polyethylene was the major reason blow molding had an explosive growth in the late 1950's and early 1960's.

5 7.1 概述 Introductin 二、吹塑成型的基本概念 吹塑技术成型塑料中空制品的基本过程是：借助气体
的压力，使闭合在模腔内尚处于半熔融状的型坯膨胀直至 紧贴模腔壁，取得模腔形状的吹胀物，经冷却定形后即可 启模脱出制品。 吹塑制品生产包括塑料型坯制造和型坯吹胀与制品冷 却三个阶段构成。 这种成型方法可生产口径不同、容量不同的瓶、壶、 桶等各种包装容器，日常用品和儿童玩具等。

6 7.1 概述 summarize 三、吹塑的原料及用途
几乎所有热塑性塑料均可用于中空吹塑，用于中空吹塑的塑料品种有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、线形聚酯、聚碳酸酯、聚酰胺、醋 酸纤维素和聚缩醛树脂等。 大量的中空吹塑容器，目前主要用作各种液体货物的包装为此吹塑用塑料应具有良好的阻透性、耐挤压性和耐环境应力开裂性。此外，有些包装特殊液体货物的吹塑容器，还要求其所用塑料具有耐化学药品性、抗静电性和较高的爆破强度。 耐环境应力开裂:作为容器，当与表面活性剂接触时具有防止龟裂的能力。 气密性(阻透性):指阻止氧气、二氧化碳、氮气及水气等向外扩散的特性。 耐冲击性:为保护容器内装物品，制品应具有从一米高度落下不破不裂的耐冲击性。 此外，还有耐药性、抗静电性、韧性和耐挤压性

7 目前生产中用量最大的塑料品种是PE, PP, PVC和PET。其中高密度聚乙烯的消耗量占首位。它广泛应用于食品、化工和处理液体的包装。高分子量聚乙烯适用于制造大型燃料罐和桶等。

8 四、产品特点举例 聚碳酸酯瓶可用于高温下罐装的商品（如果汁）的包装，但如将聚碳酸酯瓶用于盛装需要有良好阻隔性的碳酸饮料（需防止饮料中的二氧化碳逃逸）或者食用油（要防止氧气进入瓶中，以免食用油氧化），则就不能很好地保护商品，得不到理想的包装效果. 聚酯拉伸瓶包装碳酸饮料，可有效地防止饮料中的二氧化碳逃逸，用于食用油的包装，可延缓食用油的氧化变质，延长保质期（聚酯拉伸瓶阻隔性好，可有效地防止空气中的氧通过器壁进入瓶中），但将其用于包装高温装填的果汁之类的商品，在高温装填时，聚酯拉伸瓶会发生严重的变质而失去使用价值.

9 四、产品特点举例 聚乙烯瓶可以盛装酸碱类的物质而不宜盛装苯、甲苯之类的有机溶剂（聚乙烯瓶溶胀强度明显下降或者有机溶剂通过器壁逃逸）；
尼龙容器不宜盛装酸碱类的物质，但用于盛装苯、二甲苯类的有机溶剂是相当合适； 多层复合容器如PE/PA/PE和PE单层容器，在外观上差不多完全相同，即使是塑料制品行家里手，亦很难就外观上的不同将它们分开，但两种容器的性能上差异非常大，特别是对氧气、二氧化碳、氮气以及有机溶剂的阻隔性能方面。

10 中空吹塑产品

11 中空吹塑产品

12 中空吹塑产品

13 中空吹塑产品

14 中空吹塑产品

15 中空吹塑产品

16 四、中空吹塑分类及特点 根据管坯成型方法不同分类：
(1) 挤出吹塑Extrusion blow moulding(EBM) ：生产方法简单，产量高，精度低，应用较多 系用挤出法先将塑料制成管状型坯，接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。 In Extrusion Blow Moulding (EBM), plastic is melted and extruded into a hollow tube (a parison). This parison is then captured by closing it into a cooled metal mould. Air is then blown into the parison, inflating it into the shape of the hollow bottle, container or part. After the plastic has cooled sufficiently, the mould is opened and the part is ejected.

17 四、中空吹塑分类及特点 (2) 注射吹塑Injection Blow Moulding (IBM )：精度高，质量好，价高，适于批量大产品。
系用注射法先将塑料制成有底型坯，接着再将型坯移到吹塑模中吹制成中空制品。 The process of Injection Blow Moulding (IBM) is used for the production of hollow glass and plastic objects in large quantities. In the IBM process, the polymer is injection molded onto a core pin; then the core pin is rotated to a blow molding station to be inflated and cooled. This is the least-used of the three blow moulding processes, and is typically used to make small medical and single serve bottles. The process is divided into three steps: injection, blowing and ejection.

18 四、中空吹塑分类及特点 2. 根据成型工艺不同分类： 挤出吹塑 注射吹塑 拉伸吹塑 ：产品经拉伸，强度高，气密性好。
拉伸吹塑成型是双轴定向拉伸的一种吹塑成型，其方法是先将型还进行纵向拉伸，然后用压缩空气进行吹胀达到横向拉伸。 In the Stretch Blow Molding (SBM) process, the plastic is first molded into a "preform" using the Injection Molded Process. These preforms are produced with the necks of the bottles, including threads (the "finish") on one end. These preforms are packaged, and fed later (after cooling) into an EBM blow molding machine. In the SBM process, the preforms are heated (typically using infrared heaters) above their glass transition temperature, then blown using high pressure air into bottles using metal blow molds. Usually the preform is stretched with a core rod as part of the process. The stretching of some polymers, such as PET (Polyethylene terephthalate) results in strain hardening of the resin, allowing the bottles to resist deforming under the pressures formed by carbonated beverages, which typically approach 60 psi.

19 四、中空吹塑分类及特点 拉伸吹塑成型可使制品的透明性、冲击强度、表面硬度和刚性有很大的提高，适用于聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PETP)的吹塑成型。 拉伸吹塑成型包括： 挤出型坯定向拉伸吹塑 (简称挤—拉—吹) 注射型坯定向拉伸吹塑(简称注—拉—吹) 多层定向拉伸吹塑 压缩成型定向拉伸吹塑等。 拉伸吹塑不能独立成为一种加工方法，必须与注射吹塑或挤出吹塑结合起来形成注射拉伸吹塑或挤出拉伸吹塑。

20 四、中空吹塑分类及特点 3.根据管坯层数不同分类： 单层吹塑 多层吹塑：综合性能好，生产复杂，适于包装要求高的产品包装。
四、中空吹塑的工艺过程与原理 尽管在形式上有差异，但吹塑过程的基本步骤是相同的，即:尽管在形式上有差异，但吹塑过程的基本步骤是相同的，即： 熔化材料→将熔融材料制成管状物或型坯→将型坯置于吹塑模具中熔封→利用压缩空气将模具内型坯吹胀→冷却→取出制品→修整

21 挤出吹塑原理

22 7.2 挤出吹塑设备

23 7.2 挤出吹塑设备

24 7.2.1型坯成型装置 1.挤出机 挤出机应具有可连续调速的驱动装置，在稳定的速度下挤出型坯。
挤出机螺杆的长径比应适宜。长径比太小，物料塑化能力差，型坯温度不均匀；长径比大些，分段向物料进行热和能的传递较充分，料温波动小，型坯温度均匀，可提高产品的精度及均匀性，并适于热敏性塑料的生产。 型坯在较低的温度下挤出，由于熔体粘度较高，可减少型坯下垂保证型坯厚度均匀，有利于缩短生产周期，提高生产效率。

25 7.2.1型坯成型装置 2.机头与口模 机头包括多孔板、滤网连接管与型芯组件等。对机头的设计要求是：流道应呈流线型，流道内表面要有较高的光洁程度，没有阻滞部位。吹塑机头一般分为：转角机头、直通式机头和带贮料缸式机头三种类型。 直通式机头与挤出机成一字形配置，从而避免塑料熔体流动方向的改变，可防止塑料熔体过热而分解。直通式机头的结构能适应热敏性塑料的吹塑成型，常用于硬聚氯乙烯透明瓶的制造。 缺点：型坯易粘连。

26 7.2.1型坯成型装置 转角机头有连接管和与之成直角配置的管式机头组成。这种机头内流道有较大的压缩比，口模部分有较长的定型段，适于挤出聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、ABS等塑料。 缺点：由水平转向垂直，易产生滞流，流道长度差别较大，压力平衡受到干扰，机头内熔体性能有较大的差异。 与型坯挤出方向成直角的管式机头

27 熔体在转向是自由平滑地流动，不产生滞留点和熔接痕。但还不能完全消除熔接痕

28 各分流道的物料可以充分汇合；提高机头压力，促进熔体的熔合。
可调的移位节流阀式机头

29 7.2.1型坯成型装置 带贮料缸机头 对于大型制品， 一方面要求快速提 供大量熔体，减少 型坯下坠和缩径， 另一方面，大型制
品冷却期长，挤出 机不能连续运行， 从而发展了带有贮 料缸的机头。

30 一、 挤出吹塑设备

31 7.2.2吹胀装置 型坯进入模具并闭合后，吹胀装置即将管状型坯吹胀成膜腔所具有的精确形状，进而冷却、定型、脱模取出制品。
吹胀装置包括吹气机构、模具及其冷却系统、排气系统等部分。 1.吹气机构 吹气机构分为针管吹气、型芯顶吹、型芯底吹三种方式。空气压力应以吹胀型坯到轮廓图案清晰的制品为原则。

32 针吹法 吹气针管安装在模具型腔的半高处，模具闭合时，针管向前穿破型坯壁，压缩空气通过针管吹胀型坯，然后吹针缩回，熔融物料封闭吹针留下的针孔。另一方式是在制品颈部有一伸长部分，一边吹针插入又不损伤瓶颈。还可用几只吹针同时吹胀，提高吹胀效果。 优点：适于不切断型坯连续生产的旋转吹塑成型，吹制颈尾相连的小型容器，对无颈吹塑制品可在模具内部装入型坯切割器，更适合吹制有手柄的容器，手柄本身封闭与本体互不相通的制品。 缺点：对开口制品由于型坯两端是夹住的，为获得合格的瓶，需要整饰加工，模具设计比较复杂，不适宜大型容器的吹胀。

33 顶吹法 顶吹法是通过型芯吹气。模具的颈部向上，当模具闭合时，型坯底部夹住，顶部开口，压缩空气从型芯通入，型芯直接进入开口的型坯内并确定颈部内径，在型芯和模具顶部之间切断型坯。 优点：直接利用型芯作为吹气芯轴，压缩空气从十字机头上方引进，经芯轴进入型坯，简化了吹气机构。 缺点：不能确定内径和长度，需要附加修饰工序。压缩空气从机头型芯通过，影响机头温度。为此，应设计独立的与机头型芯无关的顶吹芯轴。

34 底吹法 底吹法是指挤出的型坯落到模具底部的型芯上，通过型芯对型坯吹胀。型芯的外径和模具瓶颈配合以固定瓶颈的内外尺寸。为保证瓶颈尺寸的准确，在此区域内必须提供过量的物料，这就导致开模后所得制品在瓶颈分型面上形成两个耳状飞边，需要后加工修饰。此法适于吹塑颈部开口偏离制品中心线的大型容器，有异形开口或有多个开口的容器。 进气口选在型坯温度最低的部位，也是型坯自重下垂厚度最薄的部位，当制品形状较复杂时，常造成制品吹胀不充分。另外，瓶颈耳状飞边修剪后留下明显的痕迹。

35 7.2.2吹胀装置 2.吹塑模具 （1）模具的材料 （2）模具的冷却系统 （3）模具的排气系统

36

37

38

39 辅助装置 1.型坯厚度控制装置：型坯从口模挤出时，会产生膨胀现象，使型坯直径和壁厚大于口模间隙，影响型坯尺寸，控制型坯尺寸的方式有： 调节口模间隙 改变挤出速度 改变型坯牵引速度 预吹塑法 型坯厚度的程序控制 2.型坯长度控制装置：型坯长度直接影响吹塑制品的质量和切除尾料的长短。型坯长度决定于在吹塑周期内挤出机螺杆的转速。转速快，型坯长，反之则短。 一般采用光电控制系统来控制型坯长度 3.型坯切断装置：型坯达到要求长度后应进行切断。切断装置要适应不同塑料品中的性能。

40 7.3挤出吹塑工艺过程及控制因素 7.3.1 挤出吹塑工艺过程 １.由挤出装置挤出半熔融状管坯；
２.当型坯到达一定长度时，模具移到机头下方闭合，抱住管坯，切刀将管坯割断； ３.模具移到吹塑工位，吹气杆进入模具吹气，使型坯紧贴模具内壁而成型为制品 (吹气压力0.25、0.8兆帕/s； 4.冷却定型； 5.打开模具，取出制品； 6.修整制品。

41 7.3挤出吹塑工艺过程及控制因素

42 7.3.1 挤出吹塑工艺过程 1.型坯挤出方式 （1）连续挤出吹塑
这种方法的型坯是连续不断的，通过切断、移送型坯至吹塑模具中或移动吹塑模于口模下方，再进行合模、吹胀和冷却定型。此法适用于生产容积为10 ML～30 L的中空制品，制品质量可以从几克到几千克。所用设备一般由挤出装置、口模、吹塑模具、锁模装置及吹气装置等构成。 a.往复式

43 7.3.1 挤出吹塑工艺过程 c.转盘式 b.转换出料式

44 7.3.1 挤出吹塑工艺过程 （2） 间歇挤出吹塑 间歇挤出吹塑即型坯的生产是不连续的，而是将塑炼均匀的熔体储存于中间容器，然后借助于活塞或螺杆的移动，强制熔体通过口模而形成型坯，再经合模、吹胀和冷却定型，最终得到中空制品。 间歇挤出吹塑所用设备是以往复螺杆装置、活塞储料缸装置和储料缸口模装置三种形式为基础构成的。活塞储料缸装置是把经螺杆挤出机塑炼的熔体储存于由活塞、料筒组成的储料缸中，当熔体达到预定量时，推动活塞使熔体经口模而制成型坯。 相对连续挤出吹塑来说，这种方法可以生产大型中空制品，制品质量从几千克到上百千克，所用塑料对热是稳定的。

45 7.3.1 挤出吹塑工艺过程 储料缸口模装置图

46 7.3.1 挤出吹塑工艺过程 1.机头2.型坯3.进气杆4.模具

47 7.3.1 挤出吹塑工艺过程 1.机头2.型坯3.机头支管4.模具

48 7.3.1 挤出吹塑工艺过程 1.机头2.贮料腔3.螺杆

49 7.3.1 挤出吹塑工艺过程 1.机头2.贮料腔3.螺杆/螺筒

50 7.3.1 挤出吹塑工艺过程 锁模装置 锁模装置的形式取决于是移送型坯还是移动模具，移送型坯者宜采用定位锁模装置，而移动模具者宜采用往复式或旋转式锁模装置。采用移送型坯法时，定位式锁模装里是由一组或几组在水平方向进行启、闭模动作的启闭装置构成的。在进行吹塑作业时，首先利用夹具将挤出的型坯夹住并切断，然后移送到吹塑模具中，闭模、吹塑。移送型坯法吹塑成型如图所示。 移送型坯法吹塑成型示意图

51 7.3.2挤出吹塑控制因素 影响挤出吹塑工艺和中空制品质量的因素主要有： 型坯温度和挤出速度 吹气压力和鼓气速率 吹胀比 模温 冷却时间

52 7.3.2挤出吹塑控制因素 (一）、管坯制造过程中的影响因素 1、原料的选择 耐冲击性；其次是原料的加工性能必须符合吹塑工艺的要求。
     首先要求原料的性能满足制品的使用要求，尤其是气密性 耐冲击性；其次是原料的加工性能必须符合吹塑工艺的要求。 如：高密度聚乙烯取熔体流动速率为 g/10min范围， 低密度聚乙烯（LDPE） g/10min，线性低密度聚乙烯 0.8g/10min左右。低熔体指数树脂吹塑时有利于防止型坯下垂，容 易得到壁厚均匀的管坯。但是螺杆转速增高时，低熔体指数的树脂 外观粗糙。因此对于上述熔体指数范围的选用，大中型吹塑制品以 防止型坯下垂为主，宜偏低一些，分子量大的；小型吹塑制品选偏 高一些，分子量小的。

53 7.3.2挤出吹塑控制因素 2、温度的控制      在挤出管坯过程中温度控制的精确度对于管坯质量影响很大。例如温度过低型坯表面粗糙，温度高表面光泽好，但下垂严重。在挤出聚氯乙烯等容易热降解的树脂时，还要注意控制温度使其不超过降解温度。  型坯温度过高：挤出速度慢，型坯易产生下垂，引起型坯纵向厚度不均，延长冷却时间，生产效率低，产品质量差。 型坯温度过低：离模膨胀突出，使型坯长度收缩、壁厚增大，降低型坯的表面质量，出现流痕，同时增加不均匀性，内应力增加，强度下降。 型坯径向厚度不均匀，会发生型坯上卷的现象，卷曲的方向总是偏于厚度较小的一边。型坯温度不均匀也会造成型坯厚度不均匀，因此要控制型坯温度，使其均匀。

54 7.3.2挤出吹塑控制因素 型坯挤出温度与型坯重量的关系 成型温度与型坯表面均匀度的关系 1.聚丙烯共聚物 2.高密度聚乙烯 3.聚丙烯

55 7.3.2挤出吹塑控制因素 挤出型坯时的温度控制 单位：℃ 塑料品种 聚乙烯 聚丙烯 透明聚氯乙烯 机身温度 1 2 3 110—120
挤出型坯时的温度控制 单位：℃ 塑料品种 聚乙烯 聚丙烯 透明聚氯乙烯 机身温度 1 2 3 110—120 130—140 140—150 170—180 200—210 200—215 155—165 175—195 190—200 机头温度 145—150 贮料缸温度

56 7.3.2挤出吹塑控制因素    3、 螺杆转速对挤出管坯的影响     螺杆转速是影响管坯质量的一个重要因素。高的挤出速度能够提高产量，减少型坯下垂，但是型坯表面质量下降。尤其是剪切速率增大造成某些塑料，如高密度聚乙烯，可能出现熔体破裂现象。而且转速提高时大量摩擦热的产生使聚氯乙烯等塑料有瞬间降解的危险。所以一股吹塑机都选用大一点的挤出装置，使螺杆转速在70转／分以下。 剪切黏度和型坯长度、密度、挤出速度应满足： ηa=158L2ρ/v 当L、ρ、V一定时，通过调节温度，使塑料的实际黏度大于计算黏度，就可以保持型坯的形状。

57 7.3.2挤出吹塑控制因素  4、口模对挤出管坯的影响      口模是决定型坯尺寸及形状的重要装置，所以要求内表面光洁度应达到10且尺寸必须按设计要求加工。口模定型段尺寸一般可选用8倍口模芯棒之间隙数值。

58 7.3.2挤出吹塑控制因素 （二）吹塑过程中的影响因素 １、 吹气压力
    吹塑中，压缩空气有两个作用，一是使管坯胀大而紧贴模腔壁，形成需要的形状；二是起冷却作用。 根据塑料品种和型坯温度的不同，空气压力也不一样，一般控制在 兆帕之间，最适宜的是能使制品在成型后外形、花纹等表露清晰的压力。一般空气压力在0.2－1MPa。对黏度大模量高的聚碳酸酯塑料空气压力较大，对黏度小的聚酰胺塑料取较低值；对于薄壁大型容器，需采用较高的吹气压力来保证制品的完整，反之，对于厚壁容器，吹气压较低。 对于粘度较低、容易变形的取较低值 对于粘度和模量较高的塑料取较高值 大容积和薄壁制品宜用较高压力 小容积和厚壁制品则使用较低压力

59 7.3.2挤出吹塑控制因素   2、充气速度     为了缩短吹气时间，以利于制品获得较均匀的厚度和较好的表面，充气速度(单位时间内流过的空气体积)要尽可能大一些．但也不宜过大，否则会给制品带来不良影响，一是会在空气进口处造成真空，使这部分的型坯内陷，而当型坯完全吹胀时， 内陷部分会形成横隔膜片；其次是口模部分的型坯有可能被极快的气流拉断，造成废品．为此需要加大吹管口径或适当降低充气速度。 3、吹胀比     吹胀比指的是型坯的吹胀倍数。型坯的尺寸和质量一定时，吹胀比随制品尺寸变化。吹胀比大，制品壁厚变薄，可节约原料，但吹胀困难，制品的强度和刚度降低；吹胀比过小，原料消耗增加，增加壁厚，有效容积减小，制品冷却时间延长，成本升高。一般吹胀比为2~4；大型薄壁制品取1.2~1.5，小型厚壁制品为2~4甚至5~7。 

60 7.3.2挤出吹塑控制因素 4、模温 为保证制品质量，模具的温度应分布均匀，模温一般保持在20-50℃。
    为保证制品质量，模具的温度应分布均匀，模温一般保持在20-50℃。 模温过低：会使夹口处塑料的延伸性降低，不易吹胀，并使制品在此部分加厚，同时使成型因难，制品的轮廓和花纹等也不清楚。 模温过高：冷却时间延长，生产周期加长。制品脱模变形，收缩增大。 模温的高低取决于塑料的品种，当塑料的玻璃化温度较高时，可以采用较高的模温(如PC)；反之，则尽可能降低模温(PE、PP)。    通常随着制品壁厚的增加，冷却时间延长。有时除对模具进行冷却外，还可对成型制品进行内部冷却，即向制品内部通入各种冷却介质(如液氮、二氧化碳等)进行直接冷却。   

61 7.3.2 挤出吹塑控制因素 5、冷却时间      型坯吹胀后应进行冷却，冷却时间控制着制品的外观质量，性能和生产效率，增加冷却时间，可防止塑料因弹性回复而引起的形变，制品外形规整，表面质量好。但因制品的结晶度增大而降低韧性和透明度，延长生产周期，降低生产效率。冷却时间太短，制品会产生应力而出现孔隙。 通常在保证制品充分冷却定型的前提下加快冷却速率，提高生产效率。 总结：挤出吹塑的优点：适用于多种塑料；生产效率较高；型坯温度比较均匀；能生产大型容器；设备投资少。

62 7.4 注射吹塑工艺 注塑吹塑是用来生产塑料中空制品的，生产时，先由注塑成型机将熔融物料注入注塑模内形成型坯，开模后型坯留在芯模上，吹塑模趁热将型坯闭合于型腔中，再从芯模原设的通道引入0.196－0.686 MPa的压缩空气使型坯吹胀紧贴型腔，并在压缩空气压力下进行冷却，脱模后即可取得制品。 容量在1升以下，要求瓶颈尺寸精度较高的医药瓶、食品瓶、化妆品瓶和工业用品瓶，都以注射吹塑成型法制造。

63

64 一、注射吹塑中空成型原理 注射吹塑中空成型主要完成注射型坯吹塑成型两个工艺过程。图1所示为三工位注射吹塑中空成型机的典型成型原理。

65 三组芯棒互成120°夹角水平径向排列在转塔上，注射型坯模具、吹塑模具和脱模装置三工位也成120°对应分布，合模后模具与芯棒就紧密贴合。在熔融塑料被注射到注射型坯模具中后，在芯棒周围形成型坯，一个表面完全光洁精致的瓶颈就在此工位形成;开模后，该型坯随芯棒旋转120°到吹塑工位，在这里型坯被吹成制品的最终形状;然后制品再被旋转120°到脱模工位，被脱模架推出。

66 二、注射吹塑生产工序 注坯吹塑需用两套模具，一套用于注射型坯，另一套用于型坯的吹胀成型。在成型过程的第一阶段，注射机往注射模内注人熔料，在芯模内制成适宜尺寸、重量和形状的短管状有底型坯，若生产的是加盖瓶类制品，其颈部的螺纹也在这一阶段同时完成。注射用芯模是中空的，其顶端的伐在注射型坯时闭合以防止熔料进人芯模的空腔。 型坯一经形成即进人成型过程的第二阶段，在型坯尚处于半熔融状态时，注射模开启后转送机构将芯模连同其上的热型坯迅速移进吹塑模内。吹塑模的内腔形状与制品的外部轮廓一致，当其闭合时夹住芯模，使型坯可靠地处在型腔的中央，芯模顶端的伐开启.压缩空气引人芯模并以其壁上的小孔逸出吹胀型坯，吹胀物紧贴吹塑模的型腔壁后，经一定时间的冷却定形后即可启模脱出制品。

67 注坯吹塑过程示意 Bild 6.9: Verfahrensprinzip des Spritzblasens. Der gespritzte, an der Mündung genau kalibrierte Vorformling wird in das Blaswerkzeug transferiert und zur Flasche aufgeblasen

68 三、注射吹塑设备特点 注射吹塑设备具有二工位、三和四工位之分。无论是三工位还是四工位注射吹塑中空成型机，它基本上都由型坯成型部分、吹塑成型部分、脱模装置、回转工作台、液压气动系统、模温控制系统、电控系统和模具系统等部件组成。各部分的原理、结构、动作除要满足成型工艺外，整个成型机的空循环时间也是一个关键指标，一般应小于8秒钟。空循环时间过长，不仅影响生产能力，也直接关系到吹塑工艺，因此对影响循环时间的合模、回转工作台等部件的动作还有速度要求。

69 1.型坯成型部分 注射型坯由两半模具、芯棒、底板和颈圈四部分组成。根据制品形状、壁厚、大小以及塑料的收缩性、吹胀性设计整体型坯的形状。除容器颈部外，要求型坯的径向壁厚大于1.5mm。不超过5mm，壁厚太薄使吹胀性能下降，太厚使型坯无法吹胀成型。 芯棒要从容器中脱出，因此应满足： 芯棒直径小于吹塑容器颈部最小直径； 容器最小直径尽可能大些，是吹胀比不致过小，保证制品质量。 芯棒的作用： 阳模 运载工具 保温

70 2.吹塑成型部分 吹塑成型部分主要由合模装置，吹气系统和模具等组成，如图所示。
1—动模板 2—吹塑模具 3—颈环 4—芯棒 5—定模板 6—底塞

71 四、注射吹塑工艺要点 管坯温度与吹塑温度 注射型坯时，管坯温度是关键。温度太高，熔料黏度低，易变形，使管坯在转移中出现厚度不均，影响吹塑制品质量；温度太低，制品内应力较大，使用中易发生变形及应力破裂。 注射吹模的树脂 适合注射吹模的树脂应具有较高的相对分子质量和熔融黏度，熔体黏度受剪切速率及加工温度的影响较小，制品具有较好的冲击韧性，有合适的熔体延伸性能。

72 四、注射吹塑工艺要点 型坯成型是整个注吹成型中最关键的部分，型坯质量的好坏直接关系到制品的质量。 注射工艺： 较低的注射压力和较高的温度。
型坯模温 太低：制品收缩；太高：制品厚的地方比薄的地方温度高，强度低，会先从薄的地方吹开。

73 挤出吹塑与注射吹塑的比较 挤出吹塑 注射吹塑 尺寸和造型可多样性 可形成形状复杂的制品 模具成本低 制品厚度均匀，尺寸精度高
设备成本低，可成型大型容器 自动化程度高，人工费用低 易成形不规制品 没有废料 树脂塑化效果好 螺纹口密封好，没有明显的拼缝线 制品冷却分布较均匀 透明度高，光泽度好 挤出工艺较容易掌握 制品定向性好

74 7.5 拉伸吹塑 拉伸吹塑又称双轴取向吹塑，是在高弹态下通过机械手一段轴向拉伸型坏、用压缩空气径向吹胀(拉伸)型坯成型包装容器的方法。双轴取向最大取向度可达未取向的18倍，能提高制品的刚性，冲击强度、表面硬度。同时也可提高透明性。 例如采用此工艺的PP瓶和直接注塑吹塑瓶相比，纵横向的拉伸强度、弹性模量大幅度提高，冲击强度和制品的气密性和热变形温度也有不同程度的增加，而雾度只有拉伸前的10%左右。

75 一、拉伸吹塑原理 Flash

76 二、拉伸吹塑工艺 按型坯的成型方法分： 挤出拉神吹塑 注射拉伸吹塑 根据型坯的受热经历将拉伸吹塑分为： 一步法(热型坯法)
二步法(冷型坯法)。

77 1. 一步法注拉吹 一步法注拉吹，其型坯是热的，它把预创型坯、拉伸和吹塑三个工序在一台设备中完成。所用设备是由注射装置、注射模、调温装置、吹塑模和锁模装置等组成的。 在成型型坯时，注射机将熔融塑料注人预制型坯模内，模具处于垂直位置。冷却后模具型芯向上，模腔部分向下移动，然后由转台将型坯旋转到加热调温工位，达到所需温度后，再转至拉伸吹塑工位进行拉伸、吹胀和冷却定型。最后转至顶出工位将瓶子顶出。用一步法制瓶具有投资低、制品外观好等优点，其缺点是效率低、预制型坯设计不易优化、操作控制要求高、产品质量不易控制。

78 2. 二步法注拉吹 二步法注拉吹，是将预制型坯和拉伸吹塑分开进行的。第一步是用注射法制得型坯。第二步是将预制型坯在烘箱中预热，用夹具将其夹住，并以一定的速度转动。当预制型坯内外层温度已达到平衡时，离开烘箱并将其放到托架上，运送到拉伸工位进行成型。二步法的注射条件与一步法类似，所不同的是，二步法所用的预制型坯需冷却至玻璃化温度度Tg以下，使其处于非晶态。

79 3. 注拉吹工艺过程 注坯拉伸吹塑，是制取具有大分子双轴取向结构中空制品的常用成型技术，这种吹塑技术成型制品的过程如图所示，其型坯的注塑造形与无拉伸注坯吹塑法相同，只是所得型坯并不立即移人吹塑模内，而是经过适当冷却后转送入加热槽内，在槽内加热到预定的拉伸温度后再移入拉伸吹胀模。型坯在拉伸吹胀模内，先用拉伸棒轴向拉伸，然后再经由拉伸棒引人的压缩空气使之横向吹胀至紧贴型腔壁。吹胀物经一定时间的冷却定形后，即可以从模内脱出。

80 注射拉伸吹塑示意图 Bild 6.10: Verfahrensschema des Spritzstreckblasens. In den thermoelastischen Bereich abgekühlte oder wiedererwärmte Vorformlinge werden gestreckt und aufgeblasen

81 注—拉—吹工艺流程 1一注射型坯，2一型坯加热，3一拉伸，4一吹塑；5一脱模

82 4.挤出型坯定向拉伸 挤坯吹塑是光用挤出机挤出管状型坯，然后将热型坯送人吹塑模内，往型坯中通人压缩空气将其吹胀，使吹胀物紧贴型腔壁并经一定时间的冷却定形后，启模取出中空制品。挤出的型坯虽然也可先经过拉伸再吹胀而制得大分子双轴取向的中空制品，但其成型过程远比注坯拉伸复杂而且制品性能较差，因此在生产中很少采用挤坯拉伸吹塑技术。

83

84 5、拉伸吹塑工艺控制 1) 原材料的选择： 2) 型坯成型：
1) 原材料的选择：    由于拉伸制品要求具有较高的拉伸强度、冲击强度、刚性、透明度和光泽、对氧气、二氧化碳和水蒸气的阻隔性。主要应用的材料有：PET、PVC、PP、PC等。 适合注射吹模的树脂应具有较高的分子量和熔融粘度，而且熔体粘度受剪切速率及加工温度的影响较小，制品具有较好的冲击韧性，有合适的熔体延伸性能，以保证制品所有棱角都能均匀地呈现吹塑模腔的轮廓，不会出现壁厚明显偏薄薄厚不均。 2) 型坯成型： 为了得到优良的制品，对型坯的要求是：透明度高，均质，内部无应变、外观无缺点。注射型坯工艺控制： 温度、压力、时间是注射型坯的三大工艺因素。

85 二、拉伸吹塑工艺要点      线形聚酯虽为结晶性树脂，但结晶速度较慢。在 ℃的范围内其结晶速度较快，而低于130℃时结晶较慢。还需注意树脂的干燥过程、干燥条件、模具温度、周围空气温度及成型过程中的颗粒处理等。 注射型坯时，管坯温度是关键，温度太高，熔料粘度低易变形，使管坯在转移中出现厚度不均，影响吹塑制品质量：温度太低，制品内常带有较多的内应力，使用中易发生变形及应力破裂。 为能按要求选择模温，常配置模具油温调节器，由精度较高的数字温控仪控制。 3)型坯的再加热 它是两步法生产的特征。大型坯从注射模取出冷却至室温后，要经过24h的存放以达热平衡，其目的是增加侧壁温度到达热塑范围，以进行拉伸吹塑。使之获得充分的双轴定向，使PET瓶达到所需的物理性能，使制品透明、富有光泽，无瑕疵和表面凸凹不平。

86 二、拉伸吹塑工艺要点 拉伸温度：各树脂有自己的适用范围。拉伸对线形聚酯和聚氯乙烯无定形型坯时，其拉伸温度以比玻璃化温度高10-40℃为宜。线形聚酯一般为 ℃ ，聚氯乙烯一般为 ℃。对于拉伸聚丙烯那样的结晶性塑料的型坯时，其拉伸温度比熔点低5-40℃较合适。一般为150℃左右。拉伸温度过高，取向不充分；拉伸温度过低，影响瓶子的透明度。为了保证拉伸吹塑成型顺利进行,PET瓶坯壁厚均匀,一般理想的拉伸温度范围为75～110℃,在此范围内温度取较低值,更容易保证轴向和径向均匀性。

87 拉伸比： 拉伸比直接影响瓶子的性能。拉伸比和拉伸速率大,则瓶子的拉伸强度和冲击强度高，跌落强度也高,气密性就好,但是操作困难,瓶坯易拉断。缓慢拉伸则达不到所需拉伸比,对PET瓶一般取拉伸比为2.0～3.0。 线形聚酯比聚氯乙烯拉伸倍率高，这也是线形聚酯瓶强度高的原因。另外，拉伸倍率高也能提高阻止气体渗透的性能。

88 二、拉伸吹塑工艺要点 5) 吹塑压力：吹塑压力的大小直接影响到瓶子的成型。吹气压力过小,则瓶子不易成型。压力过大,将造成瓶子壁厚不均。一般选定在0.8～2.5MPa之间,可以得到比较理想的制品。 6) 冷却时间： 冷却时间随型坯壁厚的平方变化而变化。型坯壁厚，冷却时间长，生产周期长。

89 7.6 多层吹塑 多层吹塑中空制品的生产，主要是为了满足化妆品、药品和食品等对塑料包装容器阻透性、阻燃性、耐候性、隔热性、内外二色性和立体效应等的更高需求。例如外层为PVC而内层为PE的双层吹塑瓶，PVC外层能提供良好的阻透性、刚性、阻燃性和耐候性，而内层PE则使瓶对包装物无毒和优异的耐化学药品性。 多层吹塑容器所用塑料的品种和必要的层数，应根据其使用的具体要求确定。当然制品层数愈多，型坯的制造就愈加困难，其生产成本也会愈高。 多层吹塑制品的典型应用是牛奶、天然果汁、茶、番茄酱、碳酸软饮料(ＣＳＤ)和啤酒的包装。例如,3层容器用于超高温牛奶和ＣＳＤ的包装,而6层容器用于果汁的包装。多层吹塑的关键是控制各层树脂间的熔粘。

90 7.5 多层吹塑 Bild 6.8: Aufbau einer Flasche aus 6 Schichten; Butzenmaterial wird als Zwischenschicht verwendet

91 一、多层吹塑的种类 多层吹塑的关键是控制各层树脂间的熔粘，其粘接方法有两种：一是混入有粘结性能的数值，可是层数减少而保持一定的强度；二是添设粘接层材料，但设备操作复杂。 多层吹塑有： 共挤出吹塑Coextrusionsblasformen 多层注坯吹塑

92 1.多层注坯吹塑 多层注坯吹塑是在阳模上注射第一层后，改变模腔在第一层上再形成第二层，重复操作即可形成多层型坯，然后进行吹胀成型。
多层注坯吹塑工艺特点是：无废边；瓶底无切割残痕；不需要热熔或化学作用即能制成多层容器。但成本较高，适合大批量、广口容器的生产。

93 2.多层挤坯吹塑 多层挤坯吹塑是指不同品种的塑料经多个挤出机塑化后，经特殊机头形成一个坯壁分层而又紧密粘接在一起的型坯，再送入吹塑模内吹胀而制得多层中空制品的技术。这种吹塑技术是在单层挤坯吹塑的基础上发展起来的，其成型进程与单层挤坯吹塑大致相同，只是成型设备采用多个挤出机分别塑化不同品种的塑料，而所用机头应能挤出多层结构的管状物，三层管坯挤出设备如图所示。

94 三层管坯挤出装置结构示意 1--油压缸 2--隔层 3--挤出机 4--环状柱塞 5--环状室 6--机头 7--三层芯模 8--芯模

95 7.7 大型中空吹塑 一般而言,容积大于30Ｌ的中空制品就称为大型吹塑制品。1967年,ＰＥ ＨＭＷＨＤ(高相对分子质量高密度聚乙烯)开始用于吹塑行业,该树脂超高的冲击强度和熔体强度给吹塑行业带来了新的发展,使得生产符合国际危险品运输包装要求的大型塑料桶成为可能。

96 大型塑料中空成形工艺流程分析 大型塑料中空成形机一般包括:挤出机、机头、合模装置、吹胀装置、制品取出装置、液压站、强弱电控制系统。按挤出型坯的方式分可分为储料式和连续挤出式。大型中空吹塑成形机挤出型坯的方式主要为储料式。 它以颗粒状的聚丙烯、聚乙烯和一些填加色料为原料,通过料斗把原料送入挤出机的加热管道中,经过机筒上的加热器加热,使之成为熔融态;再以给定的压力,借助可调速的旋转,进入机头后将熔融料注入储料缸内。在储料缸内的熔融塑料温度高达300℃。随着熔料的不断注入,缸内熔料压力迅速上升,推动料位活塞向上移动;当料位达到设定值时,口模打开,将熔料注射到模具中,继而进行吹气、保压,使熔融态的塑料在模具内固化成形。随着熔融塑料挤出到开模取出制品等一系列动作的完成,所需的中空制品即完成了。

97 7.7 中空吹塑新技术 多维挤出吹塑 三维吹塑是利用对型坯的牵引或借助型坯挤出口模与吹塑棋的相对运动使挤出的型坯沿弯曲的模腔移动，然后合模吹塑以制取弯曲管的方法。从口模挤出的型坯，借助装有吹塑模的平面运动而落人型腔。用此法制得的弯曲管没有截坯口。管的形状有L形、S形、U形等。 压制吹塑 是指在双壁板成型中将双壁的一部分进行压制并熔合的吹塑方法。此法可用来制造双壁板、保险杠、箱包等。在成型双壁板时，将从口模挤出的型坯端部夹坯封端，继而用压缩空气吹胀，然后模具型腔靠近(半合模状)，使其两侧与模腔接触而进行拉伸;最后，左右模具完全闭合，而将双壁部分(除中空部分外)加压粘接在一起，经冷却定型，即可取出制品。 蘸料吹塑 是将药料芯棒浸人熔体中，借以形成瓶颈。此法的设备费低，瓶颈螺纹精确，制品无合模痕，但该法的局限性较大。

98 思考题 1、常用吹塑成型方法有哪几种，各自有何特点？ 2、用于挤出吹塑的机头有哪几种？分别适用于什么情况？
3. 吹气的方式，吹胀比的确定，吹气压力的选择。 4、影响挤出吹塑成型的主要因素是什么？ 5. 注吹的型坯要求。 6. 注－拉－吹的工艺特点和要求。

99 参考书 《塑料中空吹塑成型》（第1版）,于丽霞主编,化学工业出版社,2005年。